2022年工程力学电子教案第一章

1、精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载绪论教学时数： 1 学时教学目标：1.把握工程力学 上的争论对象2.明白工程力学 上的学习目的3.熟识工程力学 上的争论方法教学重点：工程力学 上的争论对象.争论方法教学难点：工程力学 上的争论方法,特殊为抽象化思想的建立教学方法： 板书 powerpoint教学步骤：一.工程力学 上 的争论对象工程力学 上 为争论物体机械运动一般规律的一门学科；所谓机械运动为指物体在空间的位置随时间的变化；例如日.月.星辰的运行,车辆.船只的行驶,大气.河水的流淌,建筑物的振动, 一切机器的运转等等,都为机械运动；其中平稳,如相对于地球处于静止状态,就为机械

2、运动的一种特殊形式；就最一般的意义来说,运动为物体的存在形式；大家知 道,世界上没有肯定静止的物体；运动为物质的固有属性,它包括了在物质世界中所发生的一切变化与过程；因此物质的运动形式为多种多样的；除机械运动外,物质的发声.发光.发热.化学过程.电磁现象,以致人类的思维活动.生命现象（即生老病死）等也都为物质的运动形式；在多种多样的运动形式中,机械运动为人们在日常生活和生产实践中最常见.最普遍. 也为最简洁的一种运动；而任何比较复杂的,比较高级的物质运动形式都与机械运 动存在着或多或少的联系；所以, 工程力学 上 的概念. 规律和方法在肯定程度上也被应用 于自然科学的其它领域中,对他们的进展起

3、了积极作用；在力学范畴内, 通常把机械运动简称为运动；物体的机械运动都听从某些一般规律,这些一般规律就势力伦理学的争论对象；依据循序渐进的熟识规律,本书分为静力学.运动学.动力学三部分依次进行争论；第一,静力学为争论物体平稳的科学,为争论动力学的基础；在工程中具有重要的意义；平稳为物体机械运动的特殊形式；在工程上平稳为指物体相对于地球保持静止或作匀速直线精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载运动的状态； 在静力学中主要争论力系的简化和物体的平稳条件；也就为课本上所讲的主要争论受力物体平稳时作用力所应满意的条件,同时也争论物体受力的分析方法,以及力系简化的方法等；运动学为

4、争论物体在空间的位置随时间变化规律的科学,在工程中有其特殊的意义；如对一部机器, 为了满意生产的需要,第一要求各零部件能正的确现预先规定的运动,这就需要运动学的学问；也就为运动学只从稽核的角度来争论物体的运动（如轨迹. 速度和加速度等）,而并不争论引起物体运动的物理缘由；动力学争论的为物体机械运动的变化和作用在物体上的力之间的关系,他在理论力学中占有主体位置； 动力学的学问在工程技术中应用甚广,动力机械设计. 结构动力分析等工程问题都需要动力学的学问；简洁的讲, 动力学争论的就为受力物体的运动与作用力之间的关系；（如动量.动能以及动量定理.动能定理.能量守恒等等都属于动力学的范畴）；近代物理学

5、的进展说明白经典力学的局限性：经典力学仅适用于低速.宏观物体的运动；当物体的速度接近于光速时,其运动应当用相对论力学来争论；当物体的大小接近于微观粒子时,其运动应当用量子力学来争论；而对于速度远低于光速的宏观物体,由经典力学推得的结果具 有足够的精确度；工程技术中所处理的对象一般都为宏观物体,而且其速度也远低于光速,所以其力学问题仍以经典力学的定律为依据；因而经典力学至今仍有很大的有用意义,并且仍在不断的进展着；工程力学 上 作为一门独立的学科有着其它学科所不能包含了的争论对象,针对这些争论对象, 工程力学 上 有着它与其他学科所不同的争论方法；这对于我们今后的学习有着非 常重要的作用；下面我

6、们就来介绍一下理论理学的争论方法；二.工程力学 上 的争论方法任何一门学科由于争论对象的不同而有不同的争论方法,但为通过实践而发觉真理,这为任何科学技术进展的正确途径；工程力学 上 的进展史也遵循着这一熟识规律；概括地说,工程力学 上 的争论方法为从对事物的观看.实践和科学试验动身,经过分析. 综合归纳和抽象化,建立起力学模型,总结出力学的最基本的概念和规律；从基本规律动身,利用数学推理演绎, 得出具有物理意义和有用意义的结论和定理,构成力学理论； 然后再回到实践中去验证理论的正确性,并在更高的水平上指导实践,同时从这个过程中获得新的材料.新的熟识,再进一步完善和进展工程力学 上 ；工程力学

7、上 为相伴着人类生产实践的历史长河进展起来的,现已为一门历史悠久的成精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载熟的学科； 整个工程力学 上 已为数不多的几条公理.定律为基础, 以统一的观点深刻地揭示了力学诸定理之间的内在联系,形成肯定的规律系统,便于学习.把握和应用；但应值得留意的为, 由于工程力学 上 的概念. 公理和定律为来自实践的,其中有的为在生活和生产 实践中与我们形影不离的,因而它们并不为抽象的和难以懂得的,但为我们已有的一些感性 熟识, 有的可能为片面的,有的可能甚至为一种错觉；这就要求在学习工程力学 上 的过程中,勤于摸索,深刻懂得基本概念和基本原理,克服片面

8、,防止主观臆断,不断提高自己的理论水平；在我国古代, 人们通过各种实践对于机械运动已经有了初步的熟识,形成了一些力学基本的概念； 墨子所著的墨经就为最早记载有关力学理论的著作,书中提到“力,刑之所以奋也”就明确表达了力为物体运动的缘由,对于古代的提水工具桔槔的记录就明确表达了杠杆原理；这比欧洲的要早几百年；而工程力学上 大多数的定理公理都为来源于实践和试验,可以说试验和实践为形成理论的主要基础；一般解决理学问题时所应遵循的方法步骤为：1.将所要争论的问题抽象化为肯定的力学模型,这些力学模型既要反映问题的冲突主体,又要便于求解；2.应用力学原理把有关的力学问题书写成数学形式；3.运用肯定的数学工

9、具求解；4.依据详细问题,对数学解进行分析争论,甚至打算取舍；这为我们在解决详细的力学问题时的步骤；而课本上给出的为我们在解决全部问题时所应把握的思想, 以及采纳的方法；第一作为解决工程力学问题最基本的方法试验为我们在解决任何问题时都应重视的；工程力学上中所要学到的一些基本概念以及一些基本规律,这些都为建立在大量试验基础上的,而由试验得到的结论又为我们解决实际问题的依据；依据这些结论, 我们就可以经过抽象化建立起力学模型,这也就接上了我们前面讲的关于一些具 体问题的解决方法；最终仍要指出的一点为我们解决任何问题都为为了指导实践；所以不管我们得到的结论如何完善,都必需放到实践中去检验,只有通过实

10、践检验的结论才可以称之 为真理；前面我们讲了工程力学 上 的争论对象, 以及它的争论方法,下面我们来明确一下学习工程力学 上 的目的；三.学习工程力学 上 的目的精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载工程力学 上 为现代工程技术的理论基础,它的定律和结论被广泛应用于各种工程技术中；各种机械.设备和结构的设计,机器的自动调剂和振动的争论,航天技术等等,都要以工程力学 的理论为基础；另外对于工程实际中显现的各种力学现象,也需要利用工程力学的学问去熟识, 必要时加以利用或排除；因此一般工程技术人员都必需具备肯定的工程力学学问；工程力学 上 为一门理论性较强的技术基础课；通过学

11、习本课程,要把握物体机械运动 的基本规律, 初步学会运用这些规律去分析和解决生产实际中的力学问题,并为学习后续的力学与其他机械设计等课程做好预备；另外, 随着现代科学技术的进展,力学与其他学科相互渗透, 形成了很多边缘学科,它们也都以工程力学为基础的；如生物力学. 电磁流体力学.爆炸力学.物理力学等这些新兴学科的建立都必需以坚实的理论力学学问为基础；由此可见,学习理论力学,也有助于学习其它的基础理论,把握新的科学技术；由于工程力学的争论方法遵循着辩证唯物主义熟识论的方法,故通过本课程的学习,有助于培育辩证唯物主义的世界观和正确分析问题和解决问题的才能,为以后参与生产实践和 从事科学争论打下良好

12、的基础；第一章静力学公理和物体的受力分析第一节静力学公理教学时数： 1 学时教学目标：1.要求深化懂得力.刚体.平稳等重要概念2.静力学公理为静力学的理论基础,要求娴熟把握教学重点：静力学公理教学难点：静力学公理的两个推论教学方法： 板书 powerpoint教学步骤：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载一.基本概念1平稳 ：指物体相对于地面保持静止或匀速直线运动的状态,平稳为机械运动的一种特殊形式；2刚体 ：物体受力作用后大小和外形保持不变的物体,特点为刚体内任意两点的距离始终保持不变；3物体间的相互机械作用,这种作用可使物体的运动状态和外形发生转变；转变物体运动状

13、态的效应叫外效应,也叫运动效应,转变物体外形状态的效应叫内效应,也叫变形效应精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4力系 ：作用在物体上的一群力,记为 f1、 f2 、 f n 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载5等效力系 ：如两个力系对物体的效应完全相同,就称这两个力系为等效力系；记为精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载 f1 、 f2 、 fn g1 、 g2 、 gm 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载等效的两个力系可以相互代替,称为力系的等效替换；6力系的简化：用一个简洁的力系等效替换一个复杂的力系

14、；合力：一个力的作用效应同一个力系的作用效应相同； f f1 、 f 2 、 f n 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载平稳力系：of1 、 f 2 、 fn 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载二.静力学公理1 二力平稳公理：作用在刚体上的二力使刚体平稳的充要条件为：大小相等.方向相反.作用在一条直线上；应用此公理,可进行简洁的受力分析；构件ab 在 a .b 各受一力而平稳,就此二力的作用线必定在ab 的连线上,像这种受两力而平稳的构件,称为二力构件（二力杆）；2 加减平稳力系公理：在作用于刚体的已知力系中加上或减去任何平

15、稳力系,并不转变原力系对刚体的效应；f1f1bbb aaf2aff推论1 力的可传性：作用于刚体上的力可沿其作用线移至同一刚体内任意一点,并不转变其对于刚体的效应；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载证明： ff1f2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载 f f 、 f1 、 f 2 f1 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载由推论 1 可知：对于刚体来说, 作用点并不重要, 对力的作用线有影响的为力的作用线,因而,对刚体来说,力的三要素为大小.方向和作用线

16、；3力的平行四边形法就：作用于物体上某一点的两力,可以合成为一个合力,合力亦作用于该点上,合力的大小和方向可由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ff1f2af1af2afff1faf2f1bf2f3精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ff1f2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载力的三角形法就：ff1f2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载推论 2三力平稳正交定理：当刚体受三力作用而平稳时,如其中两力作用线相交于一点,就第三力作用线必通过两力作用线的交点,且三力的作用线在同一平面内；证：（图解）由平行四边形

17、法就精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载 f1 、 f2 f f1 、 f2 、 f3 f 、 f3 f 、 f3 二力平稳必共线,过a 点；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4作用力与反作用力定律：两物体间的相互作用力总为大小相等.方向相反,沿同始终线,分别作用在两个物体上；5刚化原理：如将处于平稳状态的变形体刚化为刚体,就平稳状态保持不变；（举例）应写出详细的例子来；ffff此公理说明,刚体的平稳条件为变形体平稳的必要条件；课堂小结：静力学公理为人类经过长期的缜密观看和体会积存而得到的关于力的基本性质；这些性质为人们在长期的生产实践中,经过实践. 熟识. 再实践. 再

18、熟识, 这样反复的循环,总结.概括. 归纳出的基本原理,他不能用更简洁的原理去代替,而且无需证明而为大家公认并可 作为证明中的论据,为静力学全部理论的基础；作业布置：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载1. 摸索为什么说二力平稳条件.加碱平稳力系原理合理的可传性等都只适用于刚体？2.说明 f1 =f2, f1=f2,力 f1 等价于力f 2 的意义和区分？教学后记：其次节约束和约束力教学时数： 2 学时教学目标：1.深化懂得约束.约束力等重要概念2.把握光滑接触表面约束.柔性约束.光滑铰链约束的特点教学重点：1.约束的概念2.柔性约束.光滑接触表面约束.光滑铰链约束的

19、特点及约束反力的画法精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载教学难点：1.约束的概念2.光滑铰链约束的特点教学方法： 板书 powerpoint教学步骤：1基本概念 ：自由体 ：可以在空间不受限制地任意运动的物体；例子！ 非自由体 ：运动受到了预先给定条件的限制的物体；例子！约束 ：事先对物体的运动所加的限制条件；约束力 ：约束对被约束物体的作用力,它为一种被动力；（主动力：使物体运动或有运动趋势的力；） 约束力三要素：作用点：在相互接触处方向：与约束所能阻挡的物体的运动方向相反；大小：不能事先知道,由主动力确定；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2常见约束柔

20、性约束 ：f1f1f精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载f2f2概念：像由链条.绳索等松软的.不行伸长的.不计重量的柔性连接物体构成的约束；限制的运动：限制物体沿着柔性伸长的方向运动；约束力方向：沿着绳索,背离物体,为拉力；其它例子：光滑接触面约束精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载aabafaabfafb精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载概念：两物体直接接触,不计接触处磨擦而构成的约束；限制的运动：限制了物体沿过接触点的公法线而趋向接触面方向的运动；约束力方向：沿过接触点的公法线而指向物体为压力；更多的例子：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必

21、备欢迎下载aafafaa光滑铰链约束活动铰支座固定铰支座概念：两个构件钻有同样大小的圆孔,并用与圆孔直径相同的光滑销钉连接而构成的约束；限制的运动：限制物体沿圆柱销的任意径向. 剀,而不能限制绕圆柱销轴线的转动和平行圆柱销轴线方向的移动；约束力分析图精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载fyffxafaxafyfxafay精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载约束力三要素：作用点：接触点,但此点不能事先确定；方向： 沿过接触点的公法线方向,垂直于轴线,为压力；但实际上由于接触点不能事先确定,因而约束力的方向也不能预先确定,通常用两个正交未知分力表示；大小：由主动力确定；精品学习

22、资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载方向：过轴心,垂直于轴,方向不变,通常用正交合力表示；辊轴支座aaafa概念：铰支座用几个辊轴支承在光滑的支承上,它为光滑接触面约束和光滑铰链约束的复合；限制的运动：限制了沿支承面法线方向的运动；约束力：约束力方向：垂直于支承面,指向求知；课堂小结：在工程中, 主动力常被称为载荷,其大小和方憧憬往为已知的；约束反力的方向总为与约束所阻碍的物体的位移方向相反,这为确定约束反力方向的原就；约束反力的大小和方憧憬往为未知的, 必需依据主动力来确定；工程实际中约束的形式多种多样,但可把它们归纳成几种典型的约束； 静力学争论刚体平稳条件的主要目的为为

23、了求出作用于处于平稳状态下物体上的约束力,并作为工程中按静力设计问题的理论基础；作业布置： 复习课堂内容,娴熟把握各种约束及其约束反力的画法教学后记：第三节物体的受力分析和受力图教学时数： 2 学时教学目标：1.明白物体的受力分析.物体的受力图的概念2.能正确地对单个物体与物体系进行受力分析教学重点：单个物体及物体系的受力分析教学难点：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载物体系的受力分析教学方法： 板书 powerpoint教学步骤：为了依据已知力求出未知力,需要弄清晰物体受哪些力即每个力作用线的位置及方向；这个分析物体受力情形的过程称为物体的受力分析；解决力学问题时

24、,需要分析某个物体或如干物体组合而成的系统的受力情形,这个物体或如干物体组成的系统称为争论对象；为了清晰的表示争论对象的受力情形,需要把争论对象从与它有联系的四周其他物体中分别出来,单独画出争论对象的简图,这称为画分别体图；在分别体的简图上画出它所受的全部力（包括主动力和约束反力）,这种表示分别体受力情形的简明图形称为物体的受力图； 1.解除约束原理 ：当受约束的物体在某些主动力的作用下处于平稳,如将其部分或全部的约束除去,代之以相应的约束力,就物体的平稳不受影响；2.画受力图步骤如下 ：1.依据题意,恰当的选取争论对象,划出争论对象的分别体图；2.在分别体图上,画出它所受的主动力,如重力.风

25、力.已知力等；并标注上各主动力的名称；3.依据约束的类型,画出分别体所受的约束反力,并标注上各约束反力的名称；4.为了运算便利,在受力图上标上有关的尺寸.角度和坐标,并写上各力作用点的名称；画受力图不仅在静力学,而且在动力学中都为进行力学运算的重要步骤；错误的受力图必将导致错误的结果,只有正确的受力图才能得出正确的解答；因此必需正确娴熟的把握受力图的画法；下面举例说明；例 1：一重为 g 的圆柱放于倾角为 的斜板上, 并用矩形板支住使其处于平稳的状态,如下列图；设圆柱与斜板.矩形板之间均为光滑接触,试画出圆柱的受力图；见书上习题 解： 1.取争论对象；取圆柱体为争论对象,并画出其简图,如图b

26、所示；2.画主动力；在c 点画圆柱体所受的主动力g；3.画约束反力；圆柱体在b 点受光滑支承面约束,约束反力fb 沿圆柱与支承面的接触点b的公法线,方向由b 指向 c；在 a 点受矩形尖端a 的约束,矩形在尖端a 无法线,但圆柱在 a 点有法线ac ,所以矩形尖端a 对圆柱的约束反力fa 沿 ac,方向由a 指 向 c； 4.标注各有关尺寸.角度几个力作用点的名称；圆柱体的受力如下列图；例 2：在剪支梁a .b 上作用一集中力p,如下列图,试画出支梁ab 的受力图；解：（ 1）取梁 ab 为争论对象,并画出其简图；见书上习题 （2）在 c 电话主动力p；3 画约束反力；两ab 在 a 处受固定

27、铰支座约束,而梁在a 处受约束反力fax 和 fay 的作用,在 b 处受滚动支座b 的约束,因而约束反力fb 的作用线垂直于斜面,即与铅直线的夹角为 45 度；梁 ab 的受力如下列图；另外,梁 ab 上作用于 c 点的力 p 和作用于b 的力 fb 相交于 d 点,依据三力平稳汇交原理,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载作用于 a 点的力 fa（即为 fax 与 fay 的合力）的作用线也应通过汇交点d ；因此梁 ab 的受力图也可画成如下列图；例 3：一水平梁ab ,自重为 w ,重心在 d 点；在梁的中点c 吊一重物,重物重g,梁的 a端由固定铰支座支承,另

28、一端b 由绳索be 斜拉住,使梁处于平稳；如下列图,试画出梁 ab 及重物的受力图；见书上习题 解： a.先分析重物的受力情形；1.取重物为争论对象,画出其简图；2.画出重物所受的主动力g3.重物只受绳索ch 的约束,绳索对重物的约束反力只能为拉力,作用线通过接触点且沿绳索,记fh ,重物的受力如下列图；b.分析梁ab 的受力情形1.选取梁ab 为争论对象,并画出其简图2.在 d 点画主动力w3.梁 ab 在 a 处受固定铰支座约束,依据约束的性质,梁ab 在 a 处受有约束反力fax 和 fay ；在 b 处受绳索be 的拉力,记为fb；在 c 点受绳索ch 的拉力,记为fc； fc 与 fh 大小相等,方向相反,且作用线相同,都沿ch ；但应留意, fc 与 fh 既不为作用力与反作用 力,也不为二力平稳中的两力；梁ab 的受力如下列图；例 4：已知：物块重p,小球重g,滑轮不计重量,各杆自重不计,求：各个物块及整体的受力图；dgcbfg精品学习资料精选学习资料